JP2006126997A - Three-dimensional touch panel - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ホストコンピュータへの入力装置であるタッチパネルに関し、Ｘ、Ｙ座標だけではなく、Ｚ軸（パネルへの押下圧力）まで同時に検知することができる３次元タッチパネルを実現するものである。 The present invention relates to a touch panel that is an input device to a host computer, and realizes a three-dimensional touch panel that can simultaneously detect not only the X and Y coordinates but also the Z axis (pressing pressure on the panel).
従来の情報端末機器で採用されているタッチパネルは、抵抗膜や静電容量方式にて押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）を検出できるようにしたものである。この方式では、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）は検出できるものの、同時に押下した圧力（Ｚ方向）を検出することができなかった。 A touch panel employed in a conventional information terminal device can detect the position (X, Y coordinates) of a screen pressed by a resistive film or a capacitance method. In this method, although the position (X, Y coordinates) of the pressed screen can be detected, the pressure (Z direction) pressed at the same time cannot be detected.
このような問題を解決するため、Ｘ、Ｙ座標は抵抗膜や静電容量方式を使用して検出し、Ｚ方向の圧力を別の方法で検出するタッチパネルが考案されている（特許文献１を参照）。 In order to solve such a problem, a touch panel has been devised in which the X and Y coordinates are detected using a resistive film or a capacitance method, and the pressure in the Z direction is detected by another method (see Patent Document 1). reference).
しかし、このような方式では、Ｘ、Ｙ座標を検出する抵抗膜や静電容量方式の特別なパネルが必要となり、パネルの透過率が低く、パネルの裏側のディスプレイの表示内容が見にくくなったり、パネルの値段が高価であったりといった問題があった。 However, in such a system, a resistive film for detecting the X and Y coordinates and a special panel of the electrostatic capacity system are required, the transmittance of the panel is low, and the display content on the back side of the panel is difficult to see, There was a problem that the price of the panel was expensive.
前記のごとく、従来の技術では次のような問題点がある。
従来のタッチパネルは、抵抗膜や静電容量方式にて押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみを検出できるようにしたものであり、押下した圧力（Ｚ方向）を検出することができなかった。
As described above, the conventional techniques have the following problems.
The conventional touch panel is designed to detect only the position (X, Y coordinates) of the screen pressed by the resistive film or the capacitance method, and cannot detect the pressed pressure (Z direction). It was.
このような問題を解決するため、Ｘ、Ｙ座標とＺ方向への圧力とを別々の方式で検出するようにしたタッチパネルが考案されているが、このような方式では、タッチパネルに抵抗膜や静電容量方式で使用される特殊なパネルが必要であり、パネルの透過率が低く、パネルの裏側にあるディスプレイの内容が見にくかったり、パネルの値段が高価であったりといった問題があった。 In order to solve such a problem, a touch panel has been devised that detects the X and Y coordinates and the pressure in the Z direction by different methods. There is a need for a special panel used in the capacitance method, and there is a problem that the transmittance of the panel is low, the contents of the display on the back side of the panel is difficult to see, and the price of the panel is expensive.
この発明の課題は、特殊なパネルを使用することなく、例えば板ガラス、アクリルパネルで、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみでなく、同時にＺ方向（圧力）を検出することができるタッチパネルを提供することにある。 The subject of this invention is a touch panel which can detect not only the position of the pressed screen (X, Y coordinates) but also the Z direction (pressure) at the same time without using a special panel, for example, a plate glass or an acrylic panel. Is to provide.
前記の問題点を解決するために、この発明では次に示す手段を取った。
ディスプレイに装着するパネルの四隅に、荷重を検出するセンサーを備えるように構成し、このセンサーからの出力をデジタル化するＡＤ変換部を備えるように構成する。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means.
A sensor for detecting a load is provided at four corners of a panel to be mounted on the display, and an AD converter for digitizing the output from the sensor is provided.
デジタル化された荷重データを用いて、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に変換する荷重および座標変換制御部を備えるように構成する。 A load and coordinate conversion control unit for converting into X, Y, and Z coordinates using the digitized load data is provided.
この発明により、以下に示すような効果が期待できる。
従来のタッチパネルは、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみを検出できるものであり、押下した圧力（Ｚ方向）を検出することができなかった。また、Ｚ方向を検出するように改良されたものについても、画面位置と圧力を別々の方式で検出するものであり、タッチパネルに抵抗膜や静電容量方式で使用される特殊なパネルが必要であり、パネルの透過率が低く、パネルの裏側のディスプレイの表示内容が見にくかったり、パネルの値段が高価であったりといった問題があった。
According to the present invention, the following effects can be expected.
The conventional touch panel can detect only the position (X, Y coordinates) of the pressed screen, and cannot detect the pressed pressure (Z direction). In addition, those that have been improved to detect the Z direction also detect the screen position and pressure using different methods, and a special panel used for the touch panel with a resistive film or capacitance method is required. In other words, the transmittance of the panel is low, the display contents on the back side of the panel are difficult to see, and the price of the panel is expensive.
本発明を利用すれば、押下した画面位置（Ｘ、Ｙ座標）と押下した圧力（Ｚ方向）を特殊なパネルを使用せずに検出することが可能となり、安価で見やすい３次元タッチパネルを提供することができるようになる。 By using the present invention, it is possible to detect the pressed screen position (X, Y coordinates) and the pressed pressure (Z direction) without using a special panel, and provide an inexpensive and easy-to-read 3D touch panel. Will be able to.
この発明は、次に示す実施の形態を取った。 The present invention takes the following embodiment.
ディスプレイを覆う透明なパネルの四隅に圧力センサーを備えるように構成する。 Pressure sensors are provided at the four corners of a transparent panel that covers the display.
これにより、ディスプレイ上に表示された文字や図形をパネルを通して鮮明に見ることができ、さらに、いずれかの位置を押下した場合、パネルのどの位置（Ｘ、Ｙ座標）に荷重がかかったか、およびその荷重の量（Ｚ方向）を計測することができる。 As a result, characters and figures displayed on the display can be clearly seen through the panel, and when any position is pressed, which position (X, Y coordinate) of the panel is loaded, and The amount of load (Z direction) can be measured.
これらの四隅のセンサーからの出力は、ＡＤ変換部に入力されるように構成する。 The outputs from the sensors at these four corners are configured to be input to the AD conversion unit.
これにより、四隅のセンサーから出力されたアナログの圧力値をデジタルに変換して、ホストコンピュータに通知することができるようになる。 As a result, analog pressure values output from the sensors at the four corners can be converted to digital and notified to the host computer.
ＡＤ変換部から出力された四隅の圧力センサー値は、デジタルデータとして、ホストコンピュータ上にある荷重および座標変換制御部に伝えられるように構成している。 The pressure sensor values at the four corners output from the AD conversion unit are configured to be transmitted as digital data to a load and coordinate conversion control unit on the host computer.
これにより、各センサーの荷重値から、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標を所定の計算式により求めることができるようにしている。 Thereby, the X, Y, and Z coordinates can be obtained from the load value of each sensor by a predetermined calculation formula.
この発明による代表的な実施例を図によって説明する。なお、以下において、同じ箇所は同一の符号を付してあり、詳細な説明を省略することがある。 A typical embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted.
図１は本発明の実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
同図に示すように、ディスプレイ２を覆うようにして透明なアクリル板などの四隅に圧力センサーを備えたパネル１を設けている。このパネル１は特殊な素材や加工が必要ではないので、安価で、しかも高い透過率によりディスプレイ２の表示内容も見やすいものとすることができる。 As shown in the figure, a panel 1 having pressure sensors is provided at four corners such as a transparent acrylic plate so as to cover the display 2. Since the panel 1 does not require any special material or processing, the panel 1 can be inexpensive, and the display content of the display 2 can be easily seen due to high transmittance.
四隅に備えた圧力センサーからは、タッチパネルを押下したことによる荷重の変化を検出することができるようにしている。 The pressure sensors provided at the four corners can detect a change in load caused by pressing the touch panel.
これら４つの圧力センサーからのアナログ出力値は、それぞれＡＤ変換部３に入力され、デジタルの圧力値としてホストコンピュータ上の荷重および座標変換制御部４に伝送され、荷重および座標変換制御部４において押下位置（Ｘ、Ｙ座標）および荷重の量（Ｚ方向）に変換される。 Analog output values from these four pressure sensors are respectively input to the AD conversion unit 3 and transmitted to the load and coordinate conversion control unit 4 on the host computer as digital pressure values, and are pressed by the load and coordinate conversion control unit 4. The position (X, Y coordinate) and the amount of load (Z direction) are converted.
変換方法については、圧力センサーＡ１０の荷重をΔＳ０、圧力センサーＢ１１の荷重をΔＳ１、圧力センサーＣ１２の荷重をΔＳ２、圧力センサーＤ１３の荷重をΔＳ３とし、荷重校正が実施されていたなら、基準重量とそのセンサー値から各センサーの補正をする。 Regarding the conversion method, the load of the pressure sensor A10 is ΔS0, the load of the pressure sensor B11 is ΔS1, the load of the pressure sensor C12 is ΔS2, and the load of the pressure sensor D13 is ΔS3. Each sensor is corrected from the sensor value.
各センサーのＸ、Ｙ軸上のベクトルを算出すると、図２のように求められる。次に各センサーの合計荷重（ＳｕｍＶ）とベクトル和（ΔＸ、ΔＹ）を算出する。 When the vectors on the X and Y axes of each sensor are calculated, they are obtained as shown in FIG. Next, the total load (SumV) and vector sum (ΔX, ΔY) of each sensor are calculated.
ＳｕｍＶ＝ΔＳ０＋ΔＳ１＋ΔＳ２＋ΔＳ３
ΔＸ＝ΔＳ０ｘ＋ΔＳ１ｘ＋ΔＳ２ｘ＋ΔＳ３ｘ
ΔＹ＝ΔＳ０ｙ＋ΔＳ１ｙ＋ΔＳ２ｙ＋ΔＳ３ｙ
SumV = ΔS0 + ΔS1 + ΔS2 + ΔS3
ΔX = ΔS0x + ΔS1x + ΔS2x + ΔS3x
ΔY = ΔS0y + ΔS1y + ΔS2y + ΔS3y
荷重量（Ｖ）を算出する。
Ｖ＝√（ΔＸ２＋ΔＹ２）
A load amount (V) is calculated.
V = √ (ΔX 2 + ΔY 2 )
荷重量（Ｖ）と合計加重（ＳｕｍＶ）の比率（ｒａｔｉｏ）から押下座標（ｃａｌｃＸ、ｃａｌｃＹ）を算出する。
ｒａｔｉｏ＝Ｖ／ＳｕｍＶ
ｃａｌｃＸ＝ｒａｔｉｏ×（ΔＸ／Ｖ）
ｃａｌｃＹ＝ｒａｔｉｏ×（ΔＹ／Ｖ）
※ ｃａｌｃＸ、ｃａｌｃＹ＝−１〜＋１の範囲
※ 合計荷重（ＳｕｍＶ）がＺ軸値となる。
The pressed coordinates (calcX, calcY) are calculated from the ratio (ratio) of the load amount (V) and the total weight (SumV).
ratio = V / SumV
calcX = ratio × (ΔX / V)
calcY = ratio × (ΔY / V)
* CalcX, calcY = -1 to +1 range * Total load (SumV) is the Z-axis value.
このようにして、押下した位置（Ｘ、Ｙ座標）だけではなく、同時に押下した荷重（Ｚ軸値）も算出するようにしている。 In this way, not only the pressed position (X, Y coordinates) but also the simultaneously pressed load (Z-axis value) is calculated.
１：パネル
２：ディスプレイ
３：ＡＤ変換部
４：荷重および座標変換制御部
１０：圧力センサーＡ
１１：圧力センサーＢ
１２：圧力センサーＣ
１３：圧力センサーＤ
1: Panel 2: Display 3: AD conversion unit 4: Load and coordinate conversion control unit 10: Pressure sensor A
11: Pressure sensor B
12: Pressure sensor C
13: Pressure sensor D
Claims (1)
パネルの四隅に圧力センサーと、
当該圧力センサーの出力値をデジタルデータとしてホストコンピュータに取り込むＡＤ変換部と、
当該デジタル化された圧力センサーの各出力値から所定の式により、押下された位置（Ｘ、Ｙ座標）と荷重（Ｚ方向）を同時に算出する荷重および座標変換制御部と、
を備えたことを特徴とする３次元タッチパネル。 In a touch panel that inputs a position on the screen by attaching a panel to the computer display and touching this panel with a finger or pen,
Pressure sensors at the four corners of the panel,
An AD conversion unit that captures the output value of the pressure sensor as digital data into a host computer;
A load and coordinate conversion control unit that simultaneously calculates a pressed position (X, Y coordinates) and a load (Z direction) from each output value of the digitized pressure sensor according to a predetermined formula;
A three-dimensional touch panel characterized by comprising:
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